La valorisation de chaleur fatale dans l’industrie

La valorisation de la chaleur fatale est au cœur des problématiques d’économie d’énergie. Nous avions vu récemment qu’il existe un potentiel important d’économie à travers la récupération de chaleur fatale. Ce potentiel de 51 TWh pour des températures >100°C ne signifie pas forcément qu’il est 100% valorisable. Voici une méthodologie pour appréhender la valorisation de cette énergie.

Évaluation des sources de récupération de chaleur fatale

Avant toute chose, il est primordial de caractériser ses principales sources de chaleur. Ceci permet d’identifier la chaleur disponible que nous mettrons en face des besoins.

Pour cela il faut donc :

1. Caractériser les principales sources de récupération de chaleur fatale présentes sur le site : température, débit, nombre d’heure et période de fonctionnement des sources de chaleur.
2. Effectuer un regroupement de ces sources par localisation puis les classer par température.
3. Évaluer les sources de récupération de chaleur fatale et identifier les freins éventuels qui excluent la pertinence et la faisabilité de la récupération de chaleur (temporalité des sources, localisation, énergie disponible).

On effectue une cartographie spatiale et temporelle des sources caractérisées en température et débit.

Évaluation des usages de valorisation

Une fois l’évaluation des sources de chaleur réalisée, il faut identifier les besoins en énergie du site. Il faudra prioriser les besoins thermiques aux besoins électriques dans un premier temps.

Il faut :

1. Identifier et caractériser les besoins des principaux usages de valorisation.  Où avons nous besoin de chaleur sur le site puis d’électricité ?
2. Évaluer les freins à la mise en place de la solution permettant de répondre à l’usage de valorisation. Quelles technologies, périodes de fonctionnement, localisations ?
3. Détailler les points de vigilance qui seront à traiter spécifiquement lors d’une future étude de faisabilité, pour statuer définitivement de la pertinence de la solution.
4. Chiffrer, par gamme de température, le potentiel de récupération de chaleur restant, après valorisation en interne. Ceci permet d’identifier ce qui pourrait être valorisé soit en interne indirecte (production d’électricité, transformation des vecteurs de chaleur, etc.) soit en externe.

Valorisation de la chaleur fatale par la méthode Pinch

Les sources de chaleur et les besoins sont maintenant identifiés, nous avons donc maintenant les éléments nécessaires pour réaliser la méthode Pinch, ou dite du pincement.

Cette méthode permet d’optimiser les besoins/sources de chaleur d’un site ou d’un procédé.

Pour cela, il faut :

1. Croiser les données des sources de récupération et des usages de valorisation en prenant en compte les localisations sur le site et la temporalité (période/temps/créneaux d’apport de chaleur par les procédés et période/temps/créneaux de besoin de chaleur)
2. Évaluer les économies réalisables par procédé et totales au niveau du site (Gain énergétique) en se basant sur les évaluations des potentiels des sources de récupération de la chaleur fatale, et des usages de valorisation.

Ainsi, une fois ces étapes réalisées, il est alors possible de calculer la rentabilité des projets. De plus, vous pourrez identifier des prix de l’énergie permettant d’atteindre des TRB ou TRI cibles de votre entreprise.